Основные требования к качеству питьевой воды

Содержание Введение

1. Влияние состава питьевой воды на здоровье населения

1.1 Минерализация

1.2 Нитраты, нитриты

1.3 Фенолы

1.4 Тяжелые металлы

2. Нормативные требования к качеству питьевой воды

3. Водоподготовка

3.1 Общая технологическая схема водоподготовки

3.2 Обеззараживание воды: достоинства и недостатки

3.2.1 Хлорирование

3.2.2 Озонирование

3.2.3 УФ — облучение

4. Качество питьевой воды в регионах РФ Заключение

Список использованных источников

Введение

Вода — ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни.

Питьевая вода — важнейший фактор здоровья человека. Практически все ее источники подвергаются антропогенному и техногенному воздействию разной интенсивности. Проблема качества питьевой воды затрагивает очень многие стороны жизни человеческого общества в течение всей истории его существования.

В настоящее время питьевая вода — это проблема социальная, политическая, медицинская, географическая, а также инженерная и экономическая.

Понятие «питьевая вода» сформировалось относительно недавно и его можно найти в законах и правовых актах, посвященных питьевому водоснабжению.

Питьевая вода — вода, отвечающая по своему качеству в естественном состоянии или после обработки (очистки, обеззараживания) установленным нормативным требованиям и предназначенная для питьевых и бытовых нужд человека либо для производства пищевой продукции. Речь идет о требованиях к совокупности свойств и состава воды, при которых она не оказывает неблагоприятного влияния на здоровье человека как при употреблении внутрь, так и при использовании в гигиенических целях, а также при производстве пищевой продукции. Она нужна везде — в быту, сельском хозяйстве и промышленности. Вода необходима организму в большей степени, чем все остальное, за исключением кислорода. Человек может прожить без пищи 3−4 недели, а без воды — лишь несколько дней. Живой клетке вода требуется как для сохранения своей структуры, так и для нормального функционирования; она составляет примерно 2/3 массы тела. Вода помогает регулировать температуру тела, служит в качестве смазки, облегчающей движения суставов. Она играет важную роль в построении и восстановлении тканей тела.

На питьевые и бытовые потребности населения, коммунальных объектов, лечебно-профилактических учреждений, а также на технологические нужды предприятий пищевой промышленности расходуется около 5−6% общего водопотребления. Технически обеспечить подачу такого количества воды нетрудно, но потребности должны удовлетворяться водой определённого качества, так называемой питьевой водой.

Основные требования к качеству питьевой воды: быть безопасной в эпидемическом и радиационном отношении, быть безвредной по химическому составу, обладать благоприятными органолептическими свойствами. Для удовлетворения этих требований в настоящее время используется целый комплекс мер по подготовке питьевой воды.

Конечно, в реках и других водоёмах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает очень медленно. Реки уже давно не справляются со сбросами сточных вод и другими источниками загрязнения. А ведь уровень бактерицидного воздействия в сточных водах часто превышает норму в тысячи и миллионы раз. Таким образом, обязательными процессами в подготовке питьевой воды являются качественная очистка и обеззараживание сточных вод.

Обеззараживанием воды называется процесс уничтожения находящихся там микроорганизмов. В процессе первичной очистки вод задерживаются до 98% бактерий. Но среди оставшихся бактерий, а также среди вирусов могут находиться патогенные (болезнетворные) микробы, для уничтожения которых нужна специальная обработка воды — её обеззараживание.

Актуальность. Известно, что угроза существованию человечества таится в катастрофической экологической обстановке. Одно из наиболее серьезных опасений вызывает недостаток питьевой воды, её качественные изменения, несоответствие санитарно-гигиеническим требованиям. Кроме того, в наш просвещенный век в полной мере выявлена причинная связь между качеством употребляемой воды и состоянием здоровья человека. Стало совершенно очевидным, что вопросы обеспечения населения доброкачественной водой, создание необходимых санитарных условий неразделимы с вопросами охраны здоровья и требуют подхода с точки зрения законов экологии.

Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) считает, что 80% всех болезней на Земле вызываются загрязненной водой или отсутствием элементарных гигиенических условий. По данным этой организации, более 500 млн. человек ежегодно страдают от потребления некачественной питьевой воды.

Цель работы — рассмотреть влияние состава питьевой воды на здоровье населения, выявить достоинства и недостатки существующих схем водоподготовки.

В ходе выполнения данной работы предстояло решить следующие задачи:

— рассмотреть влияние состава питьевой воды на здоровье населения;

— рассмотреть нормативные требования к качеству питьевой воды;

— рассмотреть процесс общей технологической схемы водоподготовки;

— оценить методы обеззараживания, выявить достоинства и недостатки;

— рассмотреть качество питьевой воды в регионах РФ.

1. Влияние состава питьевой воды на здоровье населения

Вода — источник жизни, она должна быть максимально чистой и полезной для улучшения качества жизни людей.

Вода оказывает огромное влияние на здоровье человека. Для того, чтобы хорошо себя чувствовать человек должен употреблять только чистую качественную питьевую воду. Еще в глубокой древности люди умели различать «живую» воду — пригодную для питья и «мертвую» — непригодную для употребления. Учеными давно установлена прямая связь между качеством питьевой воды и продолжительностью жизни. Это неудивительно, учитывая, что по данным Всемирной Организации Здравоохранения около 90% болезней человека вызывается употреблением для питьевых нужд некачественной воды, а также использование неподготовленной воды в бытовых целях (душ, ванна, бассейн, мытье посуды, стирка белья и т. д.). В настоящее время вопросы качества питьевой воды не утратили своей актуальности.

Более того, существуют основания назвать проблему водоснабжения доброкачественной водой в достаточном количестве проблемой номер один. По данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) ежегодно в мире из-за низкого качества воды умирает около 5 млн. человек. Инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн. случаев в год.

Проблемой качества воды занимаются многие исследователи и специалисты всего мира. Естественно, данная проблема хорошо изучена, но, к сожалению, для ее решения принимается не достаточно мер. И этому свидетельствуют удручающие цифры, потому что по — существу, у нас в РФ каждая 4-я — 5-я проба воды в суммарном числе анализов не соответствует санитарным нормам по химическим показателям, и каждая 10-я — 11-я — по микробиологическим показателям.

Химический состав воды В воде природных водоисточников обычно находится то или иное количество различных веществ органического и неорганического происхождения. Даже самая чистая с гигиенической точки зрения вода содержит химические вещества. Особенности химического состава природных вод зависят от их происхождения, от того, являются ли воды атмосферными или проходят через слой земли, обогащаясь при этом химическими веществами и газами, являются ли эти воды речными, морскими, озерными, почвенными и т. д.

Факторы, определяющие химический состав воды, — химические вещества, которые условно можно разделить на:

1. биоэлементы (йод, фтор, медь, кобальт)

2. химические элементы, вредные для здоровья (свинец, ртуть, селен, мышьяк, нитраты, уран, СПАВ, ядохимикаты, радиоактивные вещества, канцерогенные вещества)

3. индифферентные или даже полезные химические вещества (кальций, магний, марганец, железо, карбонаты, бикарбонаты, хлориды).

Развитие медицинской науки позволило расширить представления об особенностях химического (солевого и микроэлементного) состава воды, его биологической роли и возможного вредного влияния на здоровье населения.

1.1 Минерализация Общая минерализация — это количественный показатель содержания растворенных в воде веществ. Его еще называют содержанием твердых веществ или общим солесодержанием, так как вещества, растворенные в воде, находятся в виде солей. Наиболее распространенные неорганические соли (бикарбонаты, хлориды и сульфаты кальция, магния, калия и натрия) и небольшое количество органических веществ, растворимых в воде.

Общая минерализация — показатель качества воды.

Общую минерализацию часто путают с сухим остатком. На самом деле, эти параметры очень близки, но методы их определения разные. При определении сухого остатка не учитываются более летучие органические соединения, растворенные в воде. В результате общая минерализация и сухой остаток могут отличаться на величину этих летучих соединений (как, правило, не более 10%).

Человек состоит из воды на 70−80%; мозг человека — на 85%; эмбрион — на 95%; меньше всего воды в костях — 30%. Вода — основной растворитель в человеческом организме, в ней переносятся все вещества — соли, кислород, ферменты, гормоны. Поэтому все вещества, вырабатываемые нашим организмом, водорастворимы. При растворении веществ очень важен химический состав воды, ведь чем больше посторонних примесей в воде, тем хуже она растворяет вещества. (Например, водопроводная вода на 1/5 часть уже занята посторонними примесями и человеку остается только 4/5 от выпитого объема).

Кроме факторов, обусловленных природой, на общую минерализацию воды большое влияние оказывает человек: сточные воды промышленности, городские ливневые стоки (соль используется зимой в качестве антиобледенителя) и т. п.

Важнейшей характеристикой качества природных вод является их солевой состав. Негативное влияние на здоровье человека оказывает питьевая вода, содержащая как недостаток, так и избыток биогенных элементов.

Вопрос о «минеральном составе» человека и, соответственно, потребностях его организма очень сложный. На бытовом уровне мы используем термины «полезные» вещества, «вредные» или «токсичные». Но сама постановка вопроса о вредности-полезности химических элементов относительна. Еще в древности было известно, что все дело в концентрациях. То, что полезно в минимальных количествах, может оказаться сильнейшим ядом в больших. Так, например, при длительном применении обессоленной воды наблюдается разбалансировка работы организма, потеря кальция в костях и зубах, изменение проводимости нервных импульсов в нервных клетках, замедление воспроизводства новых клеток и снижение общей сопротивляемости организма.

Основную часть сухого остатка пресных вод составляют хлориды и сульфаты.

Экспериментальные исследования показали, что вода с повышенной минерализацией влияет на секреторную деятельность желудка, нарушает водно-солевое равновесие, в результате чего наступает рассогласование многих метаболических и биохимических процессов в организме.

В связи с развитием технологии опреснения соленых вод для питьевых нужд возникла проблема гигиенического нормирования нижнего предела минерализации. Установлено, что систематическое потребление дистиллированной и маломинерализованной воды вызывает нарушение водно-солевого равновесия, в основе которого лежит реакция осморецептивного поля печени, выражающаяся в повышенном выбросе натрия в кровь. В результате происходит перераспределение воды между внеклеточной и внутриклеточной жидкостями.

С питьевой водой может поступать 10−25% суточной физиологической потребности кальция, что послужило поводом для изучения роли кальция воды в обмене веществ.

Жесткость воды, обусловленная суммарным содержанием кальция и магния, обычно рассматривалась в хозяйственно-бытовом аспекте (образование накипи, повышенный расход моющих средств, плохое разваривание мяса и овощей и т. д.). В то же время известна прямая высокая корреляция жесткости воды с содержанием в ней, кроме кальция и магния, еще 12 элементов, в том числе, бериллия, бора, кадмия, калия, натрия и ряда анионов. Однако уже давно существовали предположения об этиологической роли солей, обуславливающих жесткость воды, в развитии мочекаменной болезни.

Урологами выделяются даже так называемые каменные зоны — территории, на которых уролитаз может считаться эндемическим заболеванием. Как правило, источник питьевой воды в этих зонах характеризуются высокой жесткостью.

Фтор является важным биологическим элементом, выполняющим физиологическую роль в организме. Фтор входит в состав всех органов человека, но в основном он содержится в костях и зубах. Фтор повышает устойчивость зубов к кариесу, стимулирует кроветворение, реакции иммунитета, участвует в росте скелета, предупреждает развитие старческого остеопороза, влияет на обмен жиров и углеводов. Также в сочетании с кальцием влияет на устойчивость организма к радиационному поражению и является биокатализатором процессов минерализации, способствуя связыванию тканями фосфата кальция, использующегося с лечебной целью при рахите.

При недостатке фтора развивается кариес, при избытке — флюороз. Кариес зубов — это патологический процесс, при котором происходит растворение и размягчение твердых тканей зуба.

Чем больше фтора в питьевой воде, тем чаще встречается флюороз и реже — кариес. Флюороз в первую очередь проявляется на резцах верхней челюсти и малых коренных зубах, реже на резцах нижней челюсти и больших коренных зубах.

На основании клинических наблюдений установлено, что оптимальном содержанием фтора в питьевой воде является 1 мг/л, при такой концентрации редко наблюдается флюороз (или проявляется в виде легкой формы) и имеет место выраженный кариесо-статический эффект. Предельно допустимая концентрация фторидов в питьевой воде для II климатического района составляет 1,5 мг/л.

С составом питьевой воды часто связывают эндемии зобной болезни.

Эндемический зоб — широко известное заболевание, внешне проявляющееся в увеличении размеров щитовидной железы. В середине XIX века ученые Прево и Шатен разработали теорию, согласно которой причиной развития эндемического зоба является дефицит йода в рационе населения, вследствие низкого его содержания в окружающей природе. В питьевой воде нашего района йода нет, поэтому поступление его в организм человека происходит исключительно с пищевыми продуктами.

Йод — важнейший галоген, обладающий многими специфическими свойствами, являясь весьма редким элементом, он присутствует, иногда в очень малых количествах, во всех природных телах, даже в кристаллах чистого горного хрусталя. Биогенные свойства йода в организме проявляются в различных биохимических процессах, в частности под его влиянием усиливаются окислительные процессы, изменяется течение ферментативных процессов. В организме основная часть йода сосредоточена в щитовидной железе и мышцах.

Имеются биогеохимические провинции с недостаточным содержанием йода в почве и воде, особенно в высокогорных районах. Здесь обильные осадки вымывают йод из горных пород. У населения наблюдают гипофункцию щитовидной железы, ее компенсаторное увеличение. Заболевание носит название «эндемический зоб». В более тяжелых случаях происходит задержка роста, физического и умственного развития, расстройство координации движений, отмечаются косноязычие, глухонемота, резкая психическая отсталость, т. е. наступает кретинизм.

Необходимая суточная норма йода для человека 200−220 мкг. Как отмечалось выше, вода не играет ведущей роли в поступлении йода в организм (всего 120 мкг). Недостаток йода компенсируется поступлением его с пищевыми продуктами, использованием йодированной соли. Концентрация йода в воде является показателем наличия его в почве, растениях, организме животных данной местности, а, следовательно, и потенциальной опасности возникновения эндемического зоба.

В зависимости от минерализации природные воды можно разделить на следующие категории:

Таблица 1. Категории вод

К маломинерализованной воде добавляются минеральные вещества. Этот метод применяется при изготовлении бутилированной минеральной воды, реализуемую через торговую сеть. Кстати, потребление питьевой воды, приобретаемой в торговой сети, возрастает во всем мире, что особенно актуально для туристов, а также для жителей неблагополучных местностей.

Для снижения общей минерализации подземных вод применяют дистилляцию, ионную сорбцию, электролиз, вымораживание.

1.2 Нитраты, нитриты В воде подземных источников встречаются нитриты и нитраты почвенного происхождения. Особенно это касается источников нецентрализованного водоснабжения, например шахтных колодцев. Нитриты более токсичны, чем нитраты, но в обычных условиях нитриты очень нестойкие вещества: окисляясь, они быстро переходят в нитраты. Нитраты, как более устойчивые соединения имеют гигиенический норматив в питьевой воде на уровне 45 мг/л.

Воздействие нитратов и нитритов на организм проявляется в изменении работы сердечно-сосудистой и выделительной систем, а также органов желудочно-кишечного тракта.

В организме нитраты под воздействием кишечной микрофлоры восстанавливаются до нитритов. Нитриты в свою очередь, соединяясь с гемоглобином, образуют стойкое соединение метгемоглобин, в результате резко снижается его способность к транспорту кислорода и наступает гипоксия тканей. Развивается заболевание, именуемое нитратной метгемоглобинемией. У заболевших нитратной метгемоглобинемией наблюдается предшествующие этому состоянию снижение кислотности желудочного сока и развитие диспепсических явлений.

Вспышки этого заболевания, по большей части среди детей, были отмечены по всему миру в регионах с повышенным содержанием в воде нитратов. Все заболевшие дети пили воду с содержанием в ней нитратов от 18 до 257 мг/л (в России ПДК нитратов — 45 мг/л). Содержание нитратов в питьевой воде, в три и более раз превышающее норму, имеет место в Ростовской, Липецкой, Брянской, Тульской и Воронежской области. Содержание нитратов в питьевой воде, в три и более раз превышающее норму, имеет место в Ростовской, Липецкой, Брянской, Тульской и Воронежской области.

Нитраты могут поступать в водоисточники со сточными водами городов и при смыве азотных удобрений с сельскохозяйственных полей. Нитраты практически не удаляются из воды во время обработки её на водопроводных станциях.

Есть еще одна сторона поведения нитросоединений в организме. Нитраты, как отмечалось выше довольно легко превращаются в нитриты, те в свою очередь, соединяются с поступающими вместе с пищей аминами и амидами. В результате образуются нитрозамины с выраженными канцерогенными свойствами. Этот процесс активно протекает при нормальной кислотности в желудке. Нитразамины оказывают также токсическое действие на печень, а некоторые из них обладают мутагенными и тератогенными свойствами.

В соответствии с требованиями глобальной системы мониторинга состояния окружающей среды (ГСМОС/GEMS) нитрит и нитрат — ионы входят в программы обязательных наблюдений за составом питьевой воды и являются важными показателями степени загрязнения природного водоема.

Одним из наиболее эффективных способов профилактики неблагоприятного действия нитратов на человека является их гигиеническое регламентирование в воде.

Фенолы — весьма распространенный вид загрязнений промышленных сточных вод. Они встречаются в сточных водах производств, связанных с тепловой переработкой древесины, сланцев, торфа, бурых и каменных углей (например, коксохимические заводы, газогенераторные станции); в сточных водах нефтеперерабатывающих заводов, заводов пластмасс, искусственных смол, лесохимических заводов, заводов органических красителей, древесностружечных плит, обогатительных фабрик цветной металлургии и др.

Фенолы — токсичные соединения, способные даже при небольшой концентрации резко ухудшать качество воды. В токсикологическом и органолептическом отношении фенолы неравноценны. Например, простой фенол и крезолы (метилфенолы) обладают более сильным запахом при хлорировании и более токсичны. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в питьевой воде и воде рыбохозяйственных водоёмов составляет 1 мкг/л. При хлорировании содержащей фенолы воды образуются устойчивые хлорфенолы, малейшие следы которых придают воде неприятный привкус и запах. К счастью, фенолы химически нестойки, но в воде они разрушаются с разной скоростью: быстрее всех — собственно фенол, медленнее — крезолы, ещё медленнее — ксиленолы (демитилфенолы). Поэтому ПДК по разным фенолам различаются на несколько порядков.

Высокая концентрация фенола постоянно регистрируется в воде поверхностных водоисточников, в том числе: в бассейнах Невы (4 — 5 мкг/л), Волги (2 — 5 мкг/л) и других реках и водоемах. ПДК фенола в воде водоемов санитарно-бытового назначения составляет 1 мкг/л (по органолептическому показателю). Особенно высокой становится концентрация фенола в воде в случае аварийных ситуаций. Так, содержание фенола в водоисточнике Уфы в результате попадания промышленных сточных вод превысило ПДК в десятки раз.

Попадание фенола внутрь организма с питьевой водой, приводит к развитию язвенной болезни, атрофии мышц, нарушению координации движений, кровотечениям, вызвать язвы во рту или спровоцировать диарею; высокие дозы могут привести к необратимым последствиям.

Кроме этого, ученые установили, что именно фенол является причиной возникновения раковых заболеваний, способствует развитию сердечной недостаточности и бесплодия.

Тяжелые металлы, попадая в наш организм, остаются там навсегда, вывести их можно только с помощью белков молока и белых грибов. Достигая определенной концентрации в организме, они начинают свое губительное воздействие — вызывают отравления, мутации. Кроме того, что сами они отравляют организм человека, они еще и чисто механически засоряют его — ионы тяжелых металлов оседают на стенках тончайших систем организма и засоряют почечные каналы, каналы печени, таким образом, снижая фильтрационную способность этих органов.

Соответственно, это приводит к накоплению токсинов и продуктов жизнедеятельности клеток нашего организма, т. е. самоотравление организма, т.к. именно печень отвечает за переработку ядовитых веществ, попадающих в наш организм, и продуктов жизнедеятельности организма, а почки — за их выведение наружу. К тяжелым металлам относятся Pb (свинец), Mn (марганец), Fe (железо), Zn (цинк), Hg (ртуть), Cd (кадмий).

Марганец забивает канальцы нервных клеток. Снижается проводимость нервного импульса, как следствие повышается утомляемость, сонливость, снижается быстрота реакции, работоспособность, появляются головокружение, депрессивные, подавленные состояния. Особенно опасны отравления марганцем у детей и эмбрионов (когда женщина беременна) — приводит к идиотии. Из 100 детей, матери которых во время беременности подверглись отравлению марганцем, 96−98 рождаются идиотами. Есть также теория, что токсикозы на ранних и поздних сроках беременности вызываются марганцем. Марганец почти невозможно вывести из организма; очень тяжело диагностировать отравление марганцем, т.к. симптомы очень общие и присущи многим заболеваниям, чаще же всего человек просто не обращает на них внимания.

Железо бывает в природе в трех состояниях — молекулярное железо Fе, Fe²⁺— необходимо в организме человека как переносчик кислорода (в молекуле гемоглобина 4 иона Fе²⁺) и Fе³⁺— вредное для человека — оно и есть ржавчина. Железо необходимо организму человека, но только в определенной пропорции и в виде иона Fе²⁺.

Алюминий также оказывает общее отравляющее и засоряющее действие на организм человека. В водопроводной воде его избыток связан с тем, что излишки железа на водозаборе удаляют сульфатом алюминия. Реагируя с ионами железа, сульфат алюминия дает нерастворимый осадок, в который выпадает, в принципе и железо, и алюминий, но в реальности в воде остается и железо, и алюминий. Алюминий, накапливаясь в организме, может стать причиной старческого слабоумия, повышенной возбудимости, вызвать нарушения моторных реакций у детей, анемию, головные боли, заболевание почек, печени, колиты, неврологические изменения, связанные с болезнью Паркинсона.

Селен необходим человеку в очень малых дозах, при малейшем превышении дозы он превращается в канцероген, мутаген и токсин.

Кобальт. Даже его малая концентрация в организме приводит к анемии, эндемическому зобу, недостаточному синтезу или вообще отсутствию витамина В₁₂, так как при большой концентрации этого металла угнетается выработка вышеназванного витамина. А без В₁₂ прекратится рост, нарушится нормальное кроветворение, созревание эритроцитов, синтез лабильных метильных групп, накопление в эритроцитах соединений, которые содержат сульфгидрильные группы и образование холина, метионина, креатина, нуклеиновых кислот. Так же без него прекратит нормально функционировать печень и нервная система.

Медь. При малых концентрациях возможны анемия и заболевания костной системы, а избыток этого элемента таблицы Менделеева поражает печень, вызывая желтуху.

Цинк, так же называется «двуликим Янусом». Является стимулятором деления клеток и заживления поражённых тканей, а так же способствует образованию раковых клеток.

Но цинк, как и магний, хром и ванадий снижают уровень холестерина в крови, кадмий повышает кровяное давление, а недостаток меди сказывается на эластичности сосудов.

Кадмий — как бомба замедленного действия. В организме человека этот химический элемент накапливается в почках, при его избытке развивается болезнь «итай-итай» — искривление и деформация костей, сопровождающиеся сильными болями, необычайной хрупкостью и ломкостью костей, вызывает гипертонию, ослабляет иммунитет организма, оказывает негативное воздействие на умственные способности человека, т.к. вытесняет необходимый для нормальной работы мозга цинк.

Ртуть — возникают нервно-психические нарушения, головокружения, постоянные головные боли, снижается память, расстраивается речь, возникает скованность и общая заторможенность. Наиболее тяжёлые случаи заканчивались полной слепотой, параличом, безумием и смертью.

Свинец, — поступает в кровь и соединяется с эритроцитами, что приводит к отравлению крови и всего организма. Скапливается в костях.

Мышьяк — широко известный металл, который широко применялся для отравления королей, царей и царственных особ. Также употребляется для травли крыс и мышей. Вызывает эндемический зоб из-за накопления в щитовидной железе. При отравлении вызывает боли в животе, рвоту, понос, угнетение центральной нервной системы. В малых дозах обладает канцерогенным эффектом.

Cурьма — обладает кумулятивным и раздражающим действием. Целевой орган — щитовидная железа, сурьма накапливается в ней и вызывает эндемический зоб.

Хром — при хроническом отравлении хромом наблюдаются головные боли, исхудание, воспалительные изменения слизистой желудка и кишечника. Хромовые соединения вызывают различные кожные заболевания, дерматиты и экземы, протекающие остро и хронически и носят пузырьковый, папулезный, гнойничковый или узелковый характер. Соединения трехвалентного хрома вызывают дерматиты. Соединения шестивалентного хрома приводят преимущественно к онкологическим заболеваниям.

Увеличение концентрации тяжёлых металлов в воде увеличивает число мутаций, передающихся по наследству.

2. Нормативные требования к качеству питьевой воды

Качество воды определяется целым рядом показателей (содержание тех или иных примесей), предельно допустимые значения которых, задаются соответствующими нормативными документами.

Согласно действующим нормативам, питьевая вода (и водопроводная в том числе) должна быть безопасна в эпидемиологическом, радиационном отношении, безвредна по химическому составу, и иметь определенные органолептические свойства.

Нормативно — технические документы водно-санитарного законодательства

1. ГОСТ Р 51 232−98 «Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества»

2. ГОСТ 25 151–82 «Водоснабжение. Термины и определения»;

3. ГОСТ 27 065–85 «Качество вод. Термины и определения»;

4. ГОСТ 17.1.1.01−77 «Использование и охрана вод. Термины и определения»;

5. СП 2.1.5.1059−01 «Гигиенические требования к охране подземных вод от загрязнения»

5. СанПиН 2.1.4.1110−02 «Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения. Санитарные правила и нормы»

6. СанПиН 2.1.4.1074−01 (в ред. Постановления Главного государственного санитарного врача РФ от 07.04.2009 N 20, Изменений N 2, утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 25.02.2010 N 10, с изм., внесенными Изменением N 3, утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 28.06.2010 N 74) «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Санитарно-эпидемиологические правила и нормы»

7. СанПиН 2.1.4.1175−02 «Гигиенические требования к качеству воды не централизованного водоснабжения. Санитарная охрана источников. Санитарно-эпидемиологические правила и нормы»

8. СанПиН 2.1.5.980−00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод. Санитарные правила и нормы»

Доброкачественная (питьевая) вода в городском водопроводе обеспечивает санитарное благополучие пищевой промышленности, в которой питьевая вода расходуется не только в основных технологических процессах, но и при ряде вспомогательных операций.

Санитарное состояние лечебно-профилактических учреждений также зависит от количества потребляемой воды. Централизованное водоснабжение лечебно-профилактических учреждений является важным условием предупреждения внутрибольничных инфекций.

Воду используют для проведения оздоровительных и физкультурных мероприятий (плавательные бассейны), а также в гидротерапии.

Большие объемы воды в городах потребляет коммунальное хозяйство. Важна роль воды в поддержании чистоты улиц, территории промышленных предприятий. Много воды нужно для поливки зеленых насаждений.

Во всех перечисленных случаях для сохранения санитарно-эпидемиологического благополучия необходима вода питьевого качества. В современных поселениях это может обеспечить только централизованная система питьевого водоснабжения.

Органолептические показатели (свойства) воды — это признаки, которые воспринимаются органами чувств и оцениваются по интенсивности их проявления. Эти показатели еще называются физико-органолептическими.

Запах обусловлен способностью содержащихся в воде химических веществ природного и техногенного происхождения испаряться и вызывать раздражение обонятельных рецепторов слизистых оболочек носа, вызывая соответствующее ощущение.

Запахи различаются по характеру и интенсивности. По характеру запахи бывают природные (болотный, затхлый, травяной и т. д.), специфические, вызванные техногенными причинами (аптечный, хлорфенольный и т. д.) и неопределенные.

Согласно опубликованным сведениям, с целью характеристики интенсивности запахов воды предложена пятибалльная шкала:

0 — без запаха;

1 — очень слабый, который потребитель не выявляет, но чувствует опытный специалист-одоратор;

2 — слабый, потребитель ощущает только в случае, если обратить его внимание;

3 — заметный, потребитель легко выявляет и отрицательно реагирует;

4 — четкий, вода непригодна для употребления;

5 — очень сильный, вода непригодна для употребления.

Указанная шкала в настоящее время применяется в России и многих других странах.

При повышении температуры увеличивается летучесть растворенных в воде органических веществ, что приводит к усилению запахов. Качественной считается вода, не имеющая запаха. Согласно требованиям интенсивность запаха питьевой воды не должна превышать 2 баллов при температуре 20 °C и при нагревании до 60 °С

Таблица 2. Органолептические показатели (свойства) питьевой воды

Вкус и привкус обусловлены способностью содержащихся в воде химических веществ вызывать раздражение вкусовых рецепторов поверхности языка и вызывать соответствующее ощущение.

Вкусы по характеру различают: соленый, горький, кислый и сладкий. Остальные — привкусы: болотный, металлический, щелочной, нефтепродуктов и другие.

Запах, вкус и привкус воды являются важными гигиеническими показателями качества питьевой воды по следующим причинам:

— неприятные запах, вкус и привкус воды резко ограничивают ее использование;

— специфические запах, вкус и привкус свидетельствуют о загрязнении воды вследствие попадания в источник водоснабжения промышленных, сельскохозяйственных, хозяйственно-бытовых или интенсивно загрязненных ливневых сточных вод вследствие хозяйственной деятельности человека;

— природный запах, вкус и привкус указывают на наличие в воде органических и неорганических веществ, которые образовались в результате жизнедеятельности водных организмов и биохимических процессов переработки органических соединений (гуминовых веществ), попавших в воду из почвы.

Для оценки интенсивности вкусов и привкусов воды применяется также пятибалльная шкала, как и при оценке запахов.

Качественной считается вода, не имеющая вкуса и привкуса. Согласно требованиям интенсивность этих показателей для питьевой водопроводной воды не должна превышать 2 баллов.

Цветность — природное качество воды, которое зависит от количества находящихся в ней гуминовых органических веществ, поступающих в воду из почвы. Указанные вещества получили свое название от слова «гумус». Гумус — это органическое вещество почвы, образующееся в результате разложения растительных и животных остатков и продуктов жизнедеятельности организмов. Гумус состоит из гуминовых кислот, фульвокислот, гумина, ульмина и имеет темную окраску. Поэтому гуминовые вещества придают воде окраску от желтой до коричневой.

Цветность воды измеряют в градусах путем сравнения ее интенсивности с окраской стандартных растворов специальных шкал. Согласно требованиям цветность питьевой воды не должна превышать 20 градусов. В тоже время, указанными нормами по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы (в паводковый период), с учетом конкретной ситуации допускается цветность 35 градусов.

Мутность воды — содержание взвешенных веществ в единице объема смеси воды и этих веществ. Природная мутность воды обусловлена содержанием взвешенных веществ органического и неорганического происхождения (глины, ила, органических коллоидов, планктона и т. д.).

Противоположностью мутности является прозрачность, то есть свойство воды пропускать световые лучи. Чем больше мутность воды, тем меньше ее прозрачность.

Согласно требованиям мутность питьевой воды не должна превышать 1,5 мг/л, в то же время, по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы (в паводковый период) допускается мутность до 2,0 мг/л.

Химические вещества, влияющие на органолептические свойства воды — это вещества, встречающиеся в природных водах или добавляемые к воде в процессе обработки. Их называют еще химико-органолептическими показателями.

Согласно требованиям к этим показателям относят водородный показатель (рН), концентрацию железа, жесткость общую, содержание сульфатов, сухого остатка (общую минерализацию), хлоридов, меди, марганца.

Таблица 3. Показатели, влияющие на органолептические свойства воды

Водородный показатель (рН) — природное качество воды, обусловленное наличием свободных ионов водорода. Вода большинства поверхностных водных источников имеет рН, равное 6,5−8,5, а подземных вод — 6,0−9,0. Изменение водородного показателя воды свидетельствует о загрязнении источника водоснабжения кислыми или щелочными сточными водами.

Железо (Fe) — концентрация Fe в природной воде колеблется в пределах от 0,01 до 26,0 мг/л. При содержании Fe в питьевой воде более 1 мг/л, такая вода имеет терпкий привкус. Концентрация железа в питьевой воде централизованного водоснабжения может возрастать при использовании чугунных и стальных водопроводных труб в случае неустойчивого водоснабжения — после временного прекращения подачи воды потребителям, колебания давления в водопроводной сети.

Жесткость общая — природное свойство воды, обусловленное содержанием растворенных в ней солей щелочноземельных металлов — кальция, магния (а также сульфатов, карбонатов, гидрокарбонатов и др.). Различают устранимую и постоянную жесткость.

Устранимая, или гидрокарбонатная, жесткость обусловлена наличием гидрокарбонатов Са²⁺ и Mg²⁺, которые во время кипячения воды превращаются в нерастворимые карбонаты и выпадают в садок, образуя накипь.

Постоянной называется жесткость, которая остается после длительного (1 час) кипячения воды и обусловлена наличием хлоридов и сульфатов Са²⁺ и Mg²⁺, не выпавших в осадок.

Установлено, что значительное содержание в воде солей жесткости придает воде горький вкус, который ощущается, если общая жесткость превышает 7 мг-экв/л. Оптимальной считается вода средней жесткости — от 3,5 до 7,0 мг-экв/л.

Сульфаты и хлориды распространены в природной воде в виде солей натрия, калия, кальция, магния и других металлов. Присутствие хлоридов и сульфатов в воде водных объектов может быть обусловлено причинами природными (проникновение из почвы) и антропогенными (загрязнение водоемов сточными водами). Сульфаты и хлориды влияют на органолептические свойства питьевой воды, первые придают ей горький, а вторые — соленый вкус.

Сухой остаток (общая минерализация) — это количество растворенных веществ, в основном минеральных солей, в 1 л воды.

Наблюдения показали, что горький или соленый вкус питьевой воды не ощущается в том случае, если общая минерализация не превышает 1000 мг/л. Именно такую воду называют пресной. Оптимальной считается вода с содержанием сухого остатка 300−500 мг/л.

Медь (Сu). Обычно содержание меди в воде находится в пределах от 0,01 до 0,5 мг/л. В случае превышения содержания меди в воде 5,0 мг/л вода приобретает неприятный терпкий привкус. Согласно опубликованным данным, в случае содержания меди в воде выше 1,0 мг/л отмечается окрашивание белья во время стирки и коррозия алюминиевой посуды. Медь малотоксична. В концентрациях, которые не ухудшают органолептические свойства воды, отрицательное влияние меди на организм человека не установлено. Содержание меди в питьевой воде не должно превышать 1,0 мг/л.

Марганец (Мn). Содержание марганца в природных водах колеблется до нескольких мг в 1 л. В концентрациях, превышающих 0,15 мг/л, марганец вызывает окрашивание воды в розовый цвет и придает ей неприятный вкус. Образуется накипь на посуде. Во время стирки такой водой окрашивается белье. Содержание марганца в питьевой воде не должно превышать 0,1 мг/л.

Цинк (Zn). При употреблении питьевой воды с концентрацией соединений цинка выше 5,0 мг/л ощущается неприятный вяжущий привкус.

Соединения цинка в воде малотоксичны и при содержании, не ухудшающем органолептические свойства, вредное влияние этих соединений на организм не установлено. Содержание цинка в питьевой воде не должно превышать 5,0 мг/л. (5)

Токсикологические показатели качества воды — это показатели, характеризующие отсутствие в воде вредных химических веществ (компонентов) в концентрациях, которые могут отрицательно влиять на здоровье человека и вызывать различные заболевания.

Их разделяют на химические вещества:

· природного происхождения (бериллий, молибден, мышьяк, свинец, нитраты, фтор, селен, стронций);

· добавляемые в воду как реагенты во время обработки ее на водопроводных сооружениях (остаточный алюминий);

· поступающие в воду вследствие промышленного, сельскохозяйственного и хозяйственно-бытового загрязнения источников водоснабжения; к этой группе относятся тяжелые металлы (никель, кадмий, ртуть, хром, висмут, сурьма, олово и др.), пестициды (хлорофос, метафос, атразин и др.), синтетические моющие и поверхностно-активные вещества (СПАВ), фенол, формальдегид и др.

Содержание в питьевой воде указанных и других веществ должно быть безопасным для здоровья всех живущих в настоящее время людей и их потомков при употреблении этой воды на протяжении всей жизни. Уровень содержания в питьевой воде химических веществ должен гарантировать отсутствие острых и хронических отравлений, снижения неспецифической резистентности (сопротивляемости) организма, сохранение репродуктивного здоровья гарантировать отсутствие мутагенного, канцерогенного, эмбриотоксического, тератогенного, гонадотоксического эффектов и других отдаленных последствий.

Таблица 4. Токсикологические показатели безвредности химического состава питьевой воды

Гигиенический критерий качества питьевой воды. Влияние некачественной воды на здоровье человека может быть непосредственным в виде инфекционных заболеваний или заболеваний неинфекционной природы и интоксикаций, и косвенным в виде неприятных органолептических ощущений, что заставляет человека отказываться от употребления такой воды. Иначе говоря, вредное влияние воды может сказаться лишь при определенных условиях, а именно если она содержит возбудители инфекционных заболеваний, химические вещества в концентрациях, опасных для здоровья человека, или обладает необычными органолептическими свойствами.

Роль воды в распространении инфекционных болезней и инвазий. Биологические объекты в природной воде представлены бактериями, вирусами и простейшими. То, что вода может быть причиной массовых болезней, было известно с древних времен. Вода выступала как фактор передачи заразного начала — патогенных микроорганизмов — возбудителей кишечных инфекций.

Водным путем передаются холера, брюшной тиф, паратифы, А и В, дизентерия, эшерихиозы, лептоспирозы, вирусные гепатиты, А и Е и другие болезни, вызываемые энтеровирусами (полиомиелит, ротавирусный энтерит, эпидемический конъюнктивит).

Безопасность питьевой воды в эпидемическом отношении определяется ее соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям.

Таблица 5. Нормативы по микробиологическим и паразитологическим показателям

Радиационная безопасность питьевой воды определяется ее соответствием нормативам по показателям общей альфаи бетаактивности.

Таблица 6. Нормативы радиационной безопасности

Отклонения от гигиенических нормативов допускаются при одновременном выполнении следующих условий:

— обеспечение населения питьевой водой не может быть достигнуто иным способом;

— соблюдения согласованных с центром госсанэпиднадзора на ограниченный период времени максимально допустимых отклонений от гигиенических нормативов;

— максимального ограничения срока действия отступлений;

— отсутствия угрозы здоровью населения в период действия отклонений;

— обеспечения информации населения о введении отклонений и сроках их действия, об отсутствии риска для здоровья, а также о рекомендациях по использованию питьевой воды.

Подача питьевой воды населению запрещается или ее использование приостанавливается в следующих случаях:

— в установленный срок действия временных отклонений от гигиенических нормативов не устранены причины, обусловливающие ухудшение качества питьевой воды;

— системой водоснабжения не обеспечиваются производство и подача населению питьевой воды, качество которой соответствует требованиям настоящих Санитарных правил, в связи с чем имеется реальная опасность для здоровья населения.

За качеством питьевой воды должен осуществляться государственный санитарно-эпидемиологический надзор и производственный контроль.

Обеспечение питьевой водой требуемого качества и в количестве, достаточном для удовлетворения жизненных потребностей, является неотъемлемым правом граждан России.

Ныне разработан проект Федерального закона «О питьевой воде», целями и задачами которого являются:

— Установление правовых гарантий удовлетворения потребностей граждан и юридических лиц в питьевой воде;

— Установление хозяйственно-экономических основ питьевого водоснабжения;

— Установление государственных гарантий надежности питьевого водоснабжения, а также оснований ответственности за правонарушения в области питьевого водоснабжения.

— Также в настоящее время разрабатывается Национальная программа «Вода России — ХХI век». Ее конечной целью является:

— достижение устойчивого водопользования к 2015 г.,

— создание благоприятной экологической обстановки в водных бассейнах,

— обеспечение безопасного состояния и эксплуатации гидротехнических сооружений,

— защита населения и объектов экономики от наводнений и другого вредного воздействия вод на основе реализации комплекса взаимосвязанных программных мероприятий,

— формирования в водохозяйственном комплексе соответствующего рыночным условиям хозяйственного механизма.

— В качестве первоочередных называются следующие мероприятия:

— восстановление систем водоснабжения, находящихся в нерабочем состоянии;

— реконструкция систем водоснабжения, подающих воду не питьевого качества;

— строительство новых систем водоснабжения в районах, где распространены некондиционные воды, установка контейнерных сооружений водоподготовки для обеспечения населения и животных водой нормативного качества по временной схеме;

— обеспечение населения водой питьевого качества в зонах радиоактивного заражения.

Осуществление намеченных мероприятий позволит существенно повысить санитарную и экологическую надежность, а также качество водообеспечения населения, снизить заболеваемость, обусловленную водным фактором, и улучшить демографическую ситуацию в стране.

3. Водоподготовка Водоподготовка процесс сложный и требует тщательного продумывания. Существует очень много технологий и нюансов, которые прямо или косвенно влияют на состав водоподготовки, ее мощность. Поэтому разрабатывать технологию, продумывать оборудование, этапы следует очень тщательно.

Не зная основных понятий, невозможно понять, что такое водоподготовка, и для чего она нужна.

Очистка природных вод и водоподготовка — комплекс физических, химических и биологических процессов для снижения содержания в воде вредных примесей и обогащения ее недостающими ингредиентами, чтобы сделать ее пригодной для хозяйственно-питьевого, промышленного или сельскохозяйственного использования. В поверхностных и подземных природных водах обычно присутствуют во взвешенном состоянии песчаные и глинистые частицы, ил, планктон, коллоиды органического и минерального происхождения, в том числе: гуматы, кремнекислота, гидроксид трехвалентного железа; в истинно растворимом состоянии — минеральные соли натрия, магния, кальция, фтора, двухвалентного железа, хлориды, сульфаты, бикарбонаты и др. В воде нередко присутствуют также антропогенные загрязнения: соединения азота, фосфора, нефтепродукты, пестициды, СПАВ, токсичные вещества: мышьяк, стронций, бериллий, тяжелые металлы. Обычно в воде обнаруживаются также бактерии и вирусы. Растворенные, в воде газы — кислород, диоксид углерода, сероводород — интенсифицируют процессы коррозии металлических трубопроводов и оборудования. После хлорирования цветных вод, а также вод, загрязненных нефтепродуктами и планктоном, образуются канцерогенные хлорорганические соединения. В ряде случаев в воде обнаруживается метан, что иногда является взрывоопасным. Для очистки природной воды применяют реагентные и безреагентные методы. Безреагентные с медленными фильтрами отличаются простотой устройства и эксплуатации, дают значит, меньше отходов, загрязняющих окружающую среду, но имеют ограничения по цветности и мутности исходной воды. Методы обработки воды с применением реагентов интенсивнее и эффективнее.

3.1 Общая технологическая схема водоподготовки Водоподготовка включает в себя следующие основные методы очистки воды:

Обезжелезивание и деманганация — очистка воды от железа и марганца Осветление и сорбция — очистка воды от взвешенных частиц, хлора, органики Умягчение воды — удаление из воды солей жесткости, тяжелых металлов;